Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

(З) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к информаци онно-измерительной технике и автоматическому управлению, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных и управляющих систем. Известны функциональные преобразо ватели, используемые при построении информационно-измерительных систем, которые представляют собой преобразо ватели кода в напряжение интегрирующего типа, использующие в процессе преобразования итерационную аддитивную коррекцию погрешностей. Основным блоками в этих устройствах являются интегратор, схема выборки-хранения и ключи, В результате использования в этих структурах итерационной аддитив ной коррекции погрешностей достигает ся высокар точность преобразования при относительной простоте устройства и сравнительно низких требованиях к элементам и блокам, входящим в их состав 1 3 Недостатком этих преобразователей ограниченность функциональных возможностей, в частности, невозможность преобразования емкости в код. Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому преобразователь кода в напряжение, содержащий интегратор с подключенными к его выходу первым и вторым ключами, схему выборки-хранения, включенную между выходом интегратора и выходом преобразователя, источник эталонного напряжения, формирователь временных интервалов, соединенный с первым и вторым ключом и со схемой выборки-хранения, причем первые ключ соединен с источником эталонного напряжения, а второй ключ соединен с выходом преобразователя, и генератор эталонной частоты, подключенный к формирователю временных интервалов. В преобразователе осуществляется преобразование

отношения двух кодов в напряжение с промежуточным преобразованием кодов во временные интервалы С Однако известный преобразователь не может быть использован для преобразования разности значений двух емкостей в цифровой код.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет прямого преобразования разности значений двух емкостей а цифровой код.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные .источник эталонного напряжения,первый ключ, интегратор и блок выборки-хранения, а также преобразователь кода в интервал времени, подключенный к первому ключу и к устройству управления, а также второй ключ, подключенный к источнику эталонного напряжения и к устройству управления, причем выход блока выборки-хранения соединен с одним из входов интегратора, а устройство управления соединено с ключом блока выборки-хранения, дополнительно введены компаратор и регистр причем к одному входу компаратора подключен выход блока выборки-хранения, а второй вход компаратора соединен с общей шиной, а также включенные последовательно между источником эталонного напряжения и другим входом интегратора третий и четвертый ключи, а также пятый ключ, соединенный со вторым и четвертым ключами, а также первый конденсатор, подключенный между общей шиной и точкой соединения третьего и четвертого ключей, а также второй конденсатор,подключенный между общей шиной и точкой соединения второго и пятого ключей, причем выход компаратора соединен с устройством управления, выходы которого соответственно соединены с регистром, с третьим, четвертым и пятым ключами, а выход регистра соединен с преобразователем кода в интервал времени. }

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Схема содержит источник 1 эталонного напряжения, через ключ 2 соединенный со вторым входом интегратора 3t выход которого соединен со входом блока 4 выборки-хранения. Выход блок k выборки-хранения соединен с первым входом интегратора 3. Преобразова тел

5 кода в интервал времени соединен с ключом 2 и с устройством 6 управления, подключенном к ключу 7, который соединен с источником 1 эталонного напряжения. Компаратор 8 соединен с устройством 6 управления. Выход регистра 9 соединен с преобразователем 5 кода в интервал времени. Регистр 9 соединен с устройством 6 управления. Один вход компаратора 8 соединен с выходом блока выборки-хранения, а второй вход - с общей шиной функционального преобразователя. Ключ 10 соединен с источником 1 эталонного напряжения и с ключом 11. Ключ 12 соединен с ключами 7 и 11. Общая точка ключей 11 и 12 соединена с третьим входом интегратора 3. Одна обкладка конденсатора 13 соединена с общей точкой ключей 10 и 11, а вторая - с общей шиной функционального преобразователя. Одна обкладка конденсатора соединена с общей точкой ключей 7 и 12, а вторая - с общей точкой функционального преобразователя. Устройство б управления соединено с источником 1 эталонного напряжения, с ключами 10-12, с ключом блока k выборки-хранения. Выход, функционального преобразователя 15 соединен с выходом регистра ЭФункциональный преобразователь работает циклично.

В каждом цикле осуществляется заряд конденсатора 14 (например эталонный конденсатор) от источника 1 эталонного напряжения отрицательной (положительной) полярности с последующим разрядом на интегратдр 3; заряд конденсатора 13 (например исследуемый конденсатор) от источника 1 эталонного напряжения положительной (отрицательной) полярности с последующим разрядом на интегратор. 3J выборка выходного напряжения интегратора 3 блоком выборки-хранения с последующим запоминанием- в течение времени цикла; интегрирование интегратором 3 напряжения источника 1 эталонного напряжения (причем знак этого напряжения выбирается таким образом, что напряжение на выходе интегратора 3 и блока 4 выборки-хранения стремится к нулю).

С помощью регистра 9 осуществляется поразрядное уравновешивание напряжения на выходе блока выборки-хранения: вначале записывается 5б 1 в старший разряд регистра 9 с помощью устройства 6 управления. Этот код поступает на преобразователь 5 кода в интервал времени и управляет ключом 2. Если произошла перекомпенсация (изменился знак напряжения на выходе компаратора 8), то 1 записывается в следующий разряд регистра, а в старшем разряде она стирается, Если перекомпенсации не было, то 1 в старшем разряде остается. Затем снова определяется знак напряжения на выходе компаратора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе блока k выборки-хранения не станет равным нулю (или точнее, пока оно не падает в область нечувствительности компаратора). При этом можно доказать, что код на выходе регистра 9 пропорционален разности емкостей исследуемого и эталонного конденсаторов.Если же отключить эталонный конденсатор, а вместо него поставить перемычку, то код на выходе регистра 9 будет пропорционален емкое

ти исследуемого конденсатора.

Введение в устройство-ключей, компаратора и регистра с соответствующими связями выгодно отличают предлагаемый функциональный преобразователь от известного, поскольку расширены его функциональные возможности преобразователь при достаточно высокой точности и простоте может быть использован непосредственно для преобразования емкости при разности двух емкостей в цифровой код. При этом значительно снижены требования к источнику эталонного напряжения.

В результате, процесс контроля конденсаторов может быть легко автоматизирован, что приведет к повышению производительности труда и к уменьшению числа занятых контролем

людей.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенКЛЮЧИ, а также пятый ключ, соединенный со вторым и четвертым ключами,а также первый конденсатор, подключенный между общей шиной и точкой соединения третьего и четвертого ключей, а также второй конденсатор, подключенный между общей шиной и точкой соединения второго и пятого ключей, причем выход компаратора соединен со входом устройства управления, выходы которого соответственно соеди- нены с регистром, с третьим, четвертым и пятым ключами, а выход регистра соединен с преобразователем кода в интервал времени.

Источники информации, принятые во внимание пои экспертизе

кл. Н 03 К 13/00, опублик. 1971. ные источник эталонного напряжения, первый ключ, интегратор и блок выборки-хранения, а также преобразователь кода в интервал времени, подключенный к первому ключу и к устройству управления, а также второй ключ, подключенный к источнику эталонного напряжения и к устройству управления, причем выход блока выборки-хранения соединен с одним из входов интегратора, а устройство управления соединено с ключом блока выборки хранения, отли чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за .счет прямого преобразования разности значений двух емкостей в код, в него дополни- . тельно введены компаратор и регистр, причем к одному входу компаратора подключен выход блока выборки-хранения, а второй вход компаратора соединен с общей шиной, а также включенные последовательно между источником эталонного напряжения и другим выходом интегратора третий и четвертый